CN113047996A - 一种甲醇燃油双燃料供给系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种甲醇燃油双燃料供给系统，包括甲醇燃料暂存容器、甲醇燃料供给单元、甲醇燃料阀组和引燃油供给单元，所述甲醇燃料暂存容器用于置入甲醇燃料，所述甲醇燃料暂存容器、所述甲醇燃料供给单元和所述甲醇燃料阀组依次相连通，且所述甲醇燃料阀组用于将甲醇燃料输送给发动机，所述引燃油供给单元用于向发动机内供给引燃油；该甲醇燃油双燃料供给系统具有结构合理使用安全可靠的优点。

Description

一种甲醇燃油双燃料供给系统

技术领域

本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种甲醇燃油双燃料供给系统。

背景技术

随着全球“限硫令”的生效等和IMO碳排放的日益严格，船用燃料的更新换代迫在眉睫。目前，大型远洋船舶的燃料主要有燃油和LNG等化石燃料；因此，船舶燃料供给方案通常也是按照这两种燃料设计的，即，其主要由船舶燃油供油单元，LNG供气系统来实现对船舶动力单元的双燃料供给。对于LNG运输船来说，在运输过程中不可避免的会蒸发掉一部分LNG，而将这部分蒸发掉的LNG作为船舶的燃料，则可以有效减少船舶的运营成本以及减少了LNG的运损率。而对于普通双燃料船舶来说，改造并使用LNG燃料的成本相对较高；进一步来说，LNG需要低温储存，而维持LNG的低温储存就需要低温设备进行支持；其次LNG要求专用的供给链，为此需要投入大量的公共及私人资金。

甲醇作为可再生、清洁的绿色能源是全球航运业优选替代能源，是能源多元化和发展的重要方向。同时，作为一种广泛运用的化工原料，甲醇在全球数百个港口和几乎所有的传统船用燃料补给中心都可随时获取；其主要原因是甲醇是世界上被广泛运输的化学品，可选的方式包括从卡车上获得补给，通过转用船驳接补给。其次，常温状态下，甲醇呈液体，不需要低温设备来辅助储存；因此，相对于使用LNG和燃油的双燃系统的船舶来说，甲醇燃料的综合使用成本会相对LNG燃料更低。但是目前，甲醇/燃油双燃料系统在大型远洋船舶的应用尚属空白领域，而常规燃油供油系统和LNG供气系统并不适用于甲醇燃料，即，甲醇/燃油燃料的供给必须设置专用的燃料供给系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构合理可降低船舶运营成本的甲醇燃油双燃料供给系统。

为了解决上述技术问题，本发明所使用的技术方案是：

一种甲醇燃油双燃料供给系统，包括甲醇燃料暂存容器、甲醇燃料供给单元、甲醇燃料阀组和引燃油供给单元，所述甲醇燃料暂存容器用于置入甲醇燃料，所述甲醇燃料暂存容器、所述甲醇燃料供给单元和所述甲醇燃料阀组依次相连通，且所述甲醇燃料阀组用于将甲醇燃料输送给发动机，所述引燃油供给单元用于向发动机内供给引燃油。

作为对所述甲醇燃油双燃料供给系统的进一步改进，还包括发动机，所述发动机为甲醇燃油双燃料发动机；

所述引燃油供给单元与所述发动机相连接，所述甲醇燃料阀组与所述发动机与相连接，当所述甲醇燃油双燃料供给系统切换到甲醇燃料模式下，所述引燃油供给单元同步向所述发动机内供给引燃油。

作为对所述甲醇燃油双燃料供给系统的进一步改进，还包括主燃料存储容器，主燃料存储容器与所述甲醇燃料暂存容器相连通。

作为对所述甲醇燃油双燃料供给系统的进一步改进，还包括吹扫单元，所述吹扫单元与所述甲醇燃料供给单元和所述甲醇燃料阀组相连接，当所述甲醇燃油双燃料供给系统维护或维修时，所述吹扫单元用于将位于甲醇燃料暂存容器之外残留的甲醇燃料吹回到所述甲醇燃料暂存容器中。

作为对所述甲醇燃油双燃料供给系统的进一步改进，所述发动机上还设置有泄放收集容器，所述发动机与所述泄放收集容器相连通，且所述吹扫单元进行吹扫作业时所述泄放收集容器与所述甲醇燃料暂存容器形成回路和/或所述吹扫单元进行吹扫作业时所述甲醇燃料供给单元与所述甲醇燃料暂存容器形成回路。

作为对所述甲醇燃油双燃料供给系统的进一步改进，所述吹扫单元包括气源压力容器、第一吹扫组件和第二吹扫组件，所述第一吹扫组件和所述第二吹扫组件皆与所述气源容器相连接，所述第一吹扫组件用于对所述甲醇燃料供给单元和所述甲醇燃料阀组进行吹扫；所述第二吹扫组件用于对所述发动机进行吹扫。

作为对所述甲醇燃油双燃料供给系统的进一步改进，所述第一吹扫组件包括增压装置、暂存压力容器和减压阀，所述增压装置、所述暂存压力容器和所述减压阀依次相连接，所述第二吹扫组件的结构与所述第一吹扫组件结构相同；

所述第一吹扫组件和所述第二吹扫组件并联连接。

作为对所述甲醇燃油双燃料供给系统的进一步改进，所述甲醇燃料暂存容器与发动机之间通过管路形成连通，且至少有一根所述管路为双壁管路；所述双壁管路包括内管和外管，所述外管套设于所述内管外，且所述外管的内壁与所述内管的外壁间隔设置。

作为对所述甲醇燃油双燃料供给系统的进一步改进，所述外管的两端与内管形成密封和/或，所述外管的一端开设有进风口，另一端开设有出风口，所述出风口与所述外管之间还设置有抽风机；所述进风口上还设置有过滤器。

作为对所述甲醇燃油双燃料供给系统的进一步改进，所述双壁管路上还设置有泄漏检测机构，所述泄漏检测机构与所述外管相连通。

相对于现有技术本发明的有益效果主要体现在：通过设置了相互配合的甲醇燃料暂存容器、甲醇燃料供给单元、甲醇燃料阀组和引燃油供给单元，甲醇燃料供给单可以实现对发动机进行甲醇燃料的连续供给，确保不同负荷下主机动力的持续稳定输出；其中在甲醇燃料模式下，引燃油供给单元解决了甲醇闪点低，燃点高，常规柴油机压燃的方式在汽缸内无法压燃甲醇燃料的难题，即，引燃油与甲醇燃料同步送入发动机的气缸内，引燃油压燃后即可点燃甲醇燃料；而通过甲醇燃料阀组则可实现由甲醇燃料模式下切换至燃油模式下进行工作从而提高了双燃料供给系统的可靠性并进而降低船舶的运营成本。

附图说明

通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明中一种甲醇燃油双燃料供给系统的结构示意图；

图2为本发明中一种甲醇燃油双燃料供给系统的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在本实施例中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限定。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本发明中所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

如图1-2，本实施例提供了一种甲醇燃油双燃料供给系统，包括甲醇燃料暂存容器1、甲醇燃料供给单元2、甲醇燃料阀组3和吹扫单元4，甲醇燃料暂存容器1用于置入甲醇燃料，甲醇燃料暂存容器1、甲醇燃料供给单元2和甲醇燃料阀组3依次通过管路形成连通，且甲醇燃料阀组3用于将甲醇燃料输送给发动机5，吹扫单元4与甲醇燃料供给单元2和甲醇燃料阀组3相连接，当甲醇燃油双燃料供给系统维护或维修时，吹扫单元4用于将位于甲醇燃料暂存容器1之外残留的甲醇燃料吹回到甲醇燃料暂存容器1中。具体来说，当动力系统进行维护或维修时往往需要对动系统中的相应单元或管咱进行拆卸，而此时系统中相应单元或管路中的燃料就会暴露并挥发到(机舱)空气环境中，进而可能对工作人员或船舶造成危险；而在对系统进行维护或维修前将相应单元或管路中的甲醇燃料回吹到甲醇燃料暂存容器1中，则可以有效避免或降低因甲醇燃料释放到工作环境中，以确保维保工作人员的安全，另一方面也可以减少或避免不必要的燃料浪费。当然，技术方案中也可以使用乙醇等醇基燃料，即在不考虑燃料成本或者船舶运营成本时，乙醇燃料可以与甲醇燃料进行互换。

进一步的，双燃料动力系统还包括主燃料存储容器11，具体来说，主燃料存储容器11布置在船舶的燃料储存舱段中，例如甲醇燃料储存舱，用以为甲醇燃料提供足够的舱容来满足船舶续航能力；即，驳运的甲醇燃料主要存储在主燃料存储容器中，然后再供给甲醇燃料暂存容器1。主燃料存储容器11作为甲醇燃料主要围护设施，为甲醇燃料提供足够的舱容满足船舶续航能力，由液位传感器，驳运、惰化管路，PV阀等部件组成，具备舱室惰化，舱压维持功能，其内部管路、舾装、油漆设计满足储存甲醇的要求。其中甲醇燃料暂存容器1由醇回收部件，PV阀，油份检测装置，设置PV阀，液位传感器，压力表等部件，设置注入，输出，回醇，泄放，惰气等接口，为闭式结构，可维持舱内惰化环境，接收主机多余醇燃料，分离醇燃料中油、水，具备油份高报警功能，并可实现输送泵自动起停，液位高低报警。

进一步的，用双燃料动力系统中还包括发动机5和引燃油供给单元6，引燃油供给单元6与发动机5相连接，发动机5与甲醇燃料阀组3相连接，当甲醇燃油双燃料供给系统切换到甲醇燃料模式下，引燃油供给单元6同步向发动机5内供给引燃油。具体来说，出于经济和输出扭矩大小的考虑，船用发动机5主要为使用重油或柴油的压燃式发动机，而动力系统在切换到使用甲醇燃料的模式下工作时，甲醇燃料(甲醇)由于其燃点较高而无法被压燃，因此，引燃油供给单元6同时通过喷油嘴往发动机5气缸内喷少量的燃油，如柴油或重油，当喷入的燃油在发动机5内被压缩点燃后，即可同时点燃被喷入发动机气缸中的甲醇燃料，即，此时的燃油供给是用来辅助点燃同时喷入气缸内的甲醇燃料(甲醇)，也就是说发动机5具备两个燃料喷嘴，分别用于向发动机5气缸内喷入燃油或甲醇燃料。即，通过引入引燃油供给单元6，解决了在甲醇燃料模式下甲醇燃料闪点低，燃点高，常规柴油机压燃的方式在汽缸内无法压燃甲醇燃料的难题。即，引燃油与甲醇燃料同步送入发动机的气缸内，引燃油压燃后即可点燃甲醇燃料；而通过甲醇燃料阀组则可实现由甲醇燃料模式下切换至燃油模式下进行工作从而提高了双燃料供给系统的可靠性并进而降低船舶的运营成本。进一步来说，吹扫单元4还与发动机5相连接，当甲醇燃油双燃料供给系统维护或维修时，吹扫单元4用于将位于发动机5内残留的甲醇燃料吹回到甲醇燃料暂存容器1中。进一步来说，甲醇燃料供给单可以实现对发动机进行甲醇燃料的连续供给，确保不同负荷下主机动力的持续稳定输出。

如图1示，在优选实施例中，还包括泄放收集容器7，发动机5与泄放收集容器7和/或甲醇燃料阀组3相连通，在吹扫时泄放收集容器7收集从甲醇燃料阀组3至发动机5之间的管路以及发动机5内部管路里吹出的残留的甲醇燃料；进一步的，泄放收集容器7与甲醇燃料暂存容器1相连接，即进入泄放收集容器7的甲醇燃料最终被吹回到甲醇燃料暂存容器1中。吹扫作业时甲醇燃料供给单元2与甲醇燃料暂存容器1形成回路，甲醇燃料供给单元2内残留的甲醇燃料直接被吹回甲醇燃料暂存容器1中。

如图1示，在优选实施例中，吹扫单元4包括气源压力容器41、第一吹扫组件42和第二吹扫组件43，第一吹扫组件42和第二吹扫组件43皆与气源容器相连接，第一吹扫组件42用于对甲醇燃料供给单元2和甲醇燃料阀组3进行吹扫；第二吹扫组件43用于对发动机5进行吹扫。进一步的，第一吹扫组件42包括增压装置44、暂存压力容器45和减压阀46，增压装置44、暂存压力容器45和减压阀46依次通过管道串连连接；其中，第二吹扫组件43的结构与第一吹扫组件42结构相同。具体来说，气源压力容器41内用于存放进行吹扫单元进行吹扫作业时的气源，本实施例中所使用的气源为氮气，当然气也可以是其他隔离或保护性气源，如二氧化碳、氩气。进一步的吹扫单元4还为还向主燃料存储容器内充入氮气以惰化主燃料存储容器内的空间环境，以避免空气混入其中而发生燃爆的危险；其次，由于吹扫时作业时氮气会进入到甲醇燃料暂存容器1内，因此，甲醇燃料暂存容器1内的空间也随之被进行了惰化。

进一步的甲醇燃料供给单元2，由醇燃料供给泵，除气器，循环泵，高/低压换热系统，带DBB功能滤器，压差传感器，压力控制阀，流量计，除气器，吹扫除气管路等部件组成。在主机不同负荷条件下，提供温度，压力持续稳定的燃料供给，确保主机的稳定的功率输出。甲醇燃料阀组3由阀件及驱动机构，传感器，燃料接口，惰气接口等组成，甲醇燃料阀组3是向主机输送燃料的控制阀组，由主机控制系统控制，在不同工况下实现正常供给和应急切断的功能，通过甲醇燃料阀组3氮气接口可实现从甲醇燃料阀组3分别向上下游管路进行吹扫。

如图1示，在优选实施例中，第一吹扫组件42和第二吹扫组件43并联连接；具体来说，分别在第一吹扫组件42和第二吹扫组件43中的增压装置44、暂存压力容器45以及减压阀46之间分别接入一个阀门而实现并联。例如第一吹扫组件42中的增压装置44出现问题后，此时就可以打开连接两个增压装置44之间的阀门，即，将第二吹扫组件43中的增压装置接入到第一吹扫组件42中，从而提高了系统的可靠性。进一步的，本实施例中的增压装置44为气体压缩机，将气源压力容器41内的低压气源压缩成高压气源并存入到暂存压力容器45内，最后通过减压阀46减压调制成稳定的压力值进而用于对系统进行吹扫作业。

如图1-2在优选实施例中，甲醇燃料暂存容器1与发动机5之间通过管路形成连通，即，甲醇燃料暂存容器1到甲醇燃料供给单元2之间，甲醇燃料供给单元2到甲醇燃料阀组3之间，甲醇燃料阀组3到发动机5之间，吹扫单元4到发动机5、甲醇燃料供给单元2以及甲醇燃料阀组3之间通过多根管路形成连通。其中，至少有部分管路为双壁管路8，进一步来说，双壁管路8包括内管和外管，外管套设于内管外，且外管的内壁与内管的外壁之间通过支架形成间隔；外管的两端与内管形成密封，或者，外管的一端开设有进风口，另一端开设有出风口。具体来说，动用系统应在船舶上时，双壁管路布置对安全等级要求较高的位置，例如机舱内，此时外管的进风口设位于机舱内，而出风口则位于机舱外的大气环境中。其中，例如当内管出现甲醇燃料的轻微泄露并挥发时，外管则可以形成屏蔽层，使得这些泄露的甲醇燃料被抽入大气环境中，避免在局部空间内，如机舱内聚集面发生危险；进一步的，出风口与外管之间还设置有抽风机，以使得外管的进风口处形成负压，当内管中出现轻微泄漏时的甲醇挥发性气体可以被迅速抽走。内管作为第一屏蔽，甲醇从内管输送至发动机。外管作为次屏蔽，内外管之间设置弹性支架(如橡胶支架)，以吸收流体压力变化引起的内管振动。在内外管之间的环形区域，设置通风系统，换气次数不小于30次每小时。当然了进风口处还可以设置过滤网，以减少灰尘等异物进入到外管中的机率。进一步的，双壁管路8上还设置有泄漏检测机构81，泄漏检测机构81与外管相连通；具体来说，本实施例中的泄漏检测机构81为浮球开关，且泄漏检测机构81设置在外管上的最低处，当甲醇燃料的泄露量相对较大时，在重力的作用下甲醇燃料会在汇聚到外管内的最低处，浮球受到泄漏的燃料的浮力而升起进行并触发开关，即发出燃料泄露警报。

相对于现有技术本发明的有益效果主要体现在：通过设置了相互配合的甲醇燃料暂存容器、甲醇燃料供给单元、甲醇燃料阀组和引燃油供给单元，甲醇燃料供给单可以实现对发动机进行甲醇燃料的连续供给，确保不同负荷下主机动力的持续稳定输出；其中在甲醇燃料模式下，引燃油供给单元解决了甲醇闪点低，燃点高，常规柴油机压燃的方式在汽缸内无法压燃甲醇燃料的难题，即，引燃油与甲醇燃料同步送入发动机的气缸内，引燃油压燃后即可点燃甲醇燃料；而通过甲醇燃料阀组则可实现由甲醇燃料模式下切换至燃油模式下进行工作从而提高了双燃料供给系统的可靠性并进而降低船舶的运营成本。

在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“优选实施例”、“再一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种甲醇燃油双燃料供给系统，其特征在于：包括甲醇燃料暂存容器、甲醇燃料供给单元、甲醇燃料阀组和引燃油供给单元，所述甲醇燃料暂存容器用于置入甲醇燃料，所述甲醇燃料暂存容器、所述甲醇燃料供给单元和所述甲醇燃料阀组依次相连通，且所述甲醇燃料阀组用于将甲醇燃料输送给发动机，所述引燃油供给单元用于向发动机内供给引燃油。

2.根据权利要求1所述的甲醇燃油双燃料供给系统，其特征在于：还包括发动机，所述发动机为甲醇燃油双燃料发动机；

所述引燃油供给单元与所述发动机相连接，所述甲醇燃料阀组与所述发动机与相连接，当所述甲醇燃油双燃料供给系统切换到甲醇燃料模式下，所述引燃油供给单元同步向所述发动机内供给引燃油。

3.根据权利要求1或2所述的甲醇燃油双燃料供给系统，其特征在于：还包括主燃料存储容器，主燃料存储容器与所述甲醇燃料暂存容器相连通。

4.根据权利要求3所述的甲醇燃油双燃料供给系统，其特征在于：还包括吹扫单元，所述吹扫单元与所述甲醇燃料供给单元和所述甲醇燃料阀组相连接，当所述甲醇燃油双燃料供给系统维护或维修时，所述吹扫单元用于将位于甲醇燃料暂存容器之外残留的甲醇燃料吹回到所述甲醇燃料暂存容器中。

5.根据权利要求4所述的甲醇燃油双燃料供给系统，其特征在于：所述发动机上还设置有泄放收集容器，所述发动机与所述泄放收集容器相连通，且所述吹扫单元进行吹扫作业时所述泄放收集容器与所述甲醇燃料暂存容器形成回路和/或所述吹扫单元进行吹扫作业时所述甲醇燃料供给单元与所述甲醇燃料暂存容器形成回路。

6.根据权利要求4所述的甲醇燃油双燃料供给系统，其特征在于：所述吹扫单元包括气源压力容器、第一吹扫组件和第二吹扫组件，所述第一吹扫组件和所述第二吹扫组件皆与所述气源容器相连接，所述第一吹扫组件用于对所述甲醇燃料供给单元和所述甲醇燃料阀组进行吹扫；所述第二吹扫组件用于对所述发动机进行吹扫。

7.根据权利要求6所述的甲醇燃油双燃料供给系统，其特征在于：所述第一吹扫组件包括增压装置、暂存压力容器和减压阀，所述增压装置、所述暂存压力容器和所述减压阀依次相连接，所述第二吹扫组件的结构与所述第一吹扫组件结构相同；

所述第一吹扫组件和所述第二吹扫组件并联连接。

8.根据权利要求6所述的甲醇燃油双燃料供给系统，其特征在于：所述甲醇燃料暂存容器与发动机之间通过管路形成连通，且至少有一根所述管路为双壁管路；所述双壁管路包括内管和外管，所述外管套设于所述内管外，且所述外管的内壁与所述内管的外壁间隔设置。

9.根据权利要求8所述的甲醇燃油双燃料供给系统，其特征在于：所述外管的两端与内管形成密封和/或，所述外管的一端开设有进风口，另一端开设有出风口，所述出风口与所述外管之间还设置有抽风机；所述进风口上还设置有过滤器。

10.根据权利要求8或9所述的甲醇燃油双燃料供给系统，其特征在于：所述双壁管路上还设置有泄漏检测机构，所述泄漏检测机构与所述外管相连通。

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